【北京】裝配式鋪蓋法建地鐵車站施工技術(shù)

1、裝配式鋪蓋法修建地鐵車站設(shè)計施工技術(shù)研究,歡迎 指導,北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司 北京交通大學,調(diào)研中期匯報,1.前言,裝配式鋪蓋法即以標準的鋪蓋板鋪設(shè)臨時路面，維持地面交通暢通，然后憑借各種標準臨時支撐及支護，保證圍巖穩(wěn)定，并用標準構(gòu)件保護地下構(gòu)筑物及管線，進行施工開挖。 根據(jù)課題研究安排及軌道交通建管公司的要求，我們調(diào)研了以日本為主的國外應用裝配式鋪蓋法修建地鐵車站的設(shè)計施工技術(shù)。,調(diào)研主要內(nèi)容： 1）裝配式鋪蓋法結(jié)構(gòu)型式 2）結(jié)構(gòu)拼裝細部 3）鋪蓋板和支撐樣式及設(shè)計法 4）管線懸吊保護,東京地鐵某車站,圖-2-1裝配式鋪蓋法標準斷面圖,2.裝配式鋪蓋法構(gòu)件結(jié)構(gòu)模式,2.1 基本構(gòu)件結(jié)

2、構(gòu)型式,裝配式鋪蓋法各部分名稱,2.2 鋪蓋板的種類及性能,2.2.1 鋪蓋板的種類 通常按使用材料種類可分為如下幾種：（a）鋼鋪蓋板（b）鑄鐵鋪蓋板（c）鋼筋混凝土鋪蓋板（d）鋼-混凝土合成鋪蓋板（e）木制鋪蓋板,圖-2-3 鋼制鋪蓋板示意圖,圖-2-5特殊鋪蓋板一例,圖-2-4防災面詳圖,2.2.2 鋪蓋板應具備基本性能 （a）各種大交通量情況下也能正常使用； （b）耐久性好，可長時間使用； （c）表面抗滑能力強，不影響汽車行駛及停止； （d）抗沖擊能力強，能充分抵抗施工及材料搬運時的偶然 沖 擊； （e）重量盡可能輕； （f）安裝方便、簡單、牢靠，使用期間檢查方便； （g）車輛在鋪蓋板上

3、行駛時不產(chǎn)生額外噪音； （h）通用性和兼容性好，各種鋪蓋板可以并用； （i）材質(zhì)均勻，成型誤差小，不給車輛及步行者以 不安全感覺； （j）安全性高，鋪蓋板即使發(fā)生破損，也決不可能發(fā)生事故；,鋪蓋板的抗滑性能,鋪蓋板的抗滑性能是影響車輛安全行駛的重要因素之一。鋼鋪蓋板以及鑄鐵鋪蓋板在晴天干燥情況下摩擦系數(shù)與混凝土路面相同，但在濕潤狀態(tài)下，其摩擦系數(shù)降低明顯，特別是當表面的紋絡被泥土覆蓋的情況下，摩擦系數(shù)就會更小，抗滑性能較差。因此，在工程中搬送的泥土等附著在鋪蓋板上時，應立即清掃?，F(xiàn)在各相關(guān)公司也都在做提高鋪蓋板表面摩擦系數(shù)的研究和開發(fā)。,表-2-1 鋪蓋板抗滑摩擦系數(shù),表-2-2 路面抗滑動摩

4、擦系數(shù)的界限值,3. 結(jié)構(gòu)布置及各部分的相互連接,3.1 路面鋪蓋板的高程與平面布置 一般來說,鋪蓋板的高程應與現(xiàn)有的道路高程一致。如果在鋪蓋板上用打樁機打樁的話，鋪蓋板應盡可能水平。如果因為地下埋設(shè)物的高程等原因不得不設(shè)置錯臺時，應盡可能把鋪蓋板端部與現(xiàn)有道路的接續(xù)部分做成緩坡（5%）。,圖-3-1 鋪蓋法過渡區(qū)間詳圖,圖-3-2 鋪蓋法計劃高程圖,當?shù)缆吩诳v向上有坡度，凸凹不平時，應盡可能使鋪蓋板面平滑，所以應事先將既有路面加高，使鋪蓋板設(shè)置時不需要大量的接續(xù)就能完成。斷面坡度一般都是水平或1/100以下的坡度，設(shè)置排水溝。,3.2 鋪蓋板與鋪蓋板支撐梁的平面布置 鋪蓋板的布置方向要從考慮

5、機具等的出入及埋設(shè)物懸吊保護的便利性來決定。 在較寬的道路下進行鋪蓋施工時，應根據(jù)開挖寬度設(shè)置中間樁。中間樁的間距在保證安全的條件下應盡量大,圖-3-3 路面鋪蓋平面圖,鋪蓋板支撐梁一般與道路垂直布置。這是因為這樣做可以讓擋土墻兼作鋪蓋板支撐梁的支撐樁，便于施工且有利于工程的經(jīng)濟性。,由于鋪蓋板是避免長期禁止通行的手段，很多如右圖所示的對雙車道的道路進行單車道施工的情況很多。但由于白天交通量大，一般都是夜間施工。,圖-3-4 單邊鋪蓋板施工例,3.3 鋪蓋板支撐梁 布置的基本原則： (a) 鋪蓋板支撐梁一般按設(shè)定的車輛行進方向設(shè)計； (b) 鋪蓋板支撐梁的設(shè)置方法，與其說由鋪蓋板支撐 梁設(shè)計上

6、的利與弊決定，不如說由施工及其他因素的方便有利來決定； (c) 在多數(shù)情況下鋪蓋板支撐梁的軸向設(shè)置與梁支撐的關(guān)系有軸心錯開和不錯開兩種方式； (d) 鋪蓋板的大小是考慮鋪蓋板支撐梁的中心間隔的基本因素 (e) 埋設(shè)物的懸吊梁一般以設(shè)置專用懸吊梁為原則； (f) 活荷載（不含沖擊荷載）的容許撓度為支座間距的1/400或25mm以下。,活荷重的加載方法根據(jù)鋪蓋板支撐梁與車輛行進方向垂直或水平的不同而不同，因此，車輛行進方向一定的情況下，僅在其方向上設(shè)計既可；如果車輛行進方向不定，需要兩方向設(shè)計。 鋪蓋板支撐梁的排列方法，一般通?？紤]平面形狀、支承樁配置、施工條件以及其他條件來決定。由于鋪蓋板支撐梁

7、是沿道路橫向鋪設(shè)，所以，鋪蓋板一般是與車輛行進方向垂直鋪設(shè)。,當鋪蓋板寬度大而且鋪蓋板支撐梁軸向存在多個方向的情況下的配置方法 (a) 梁支撐為槽型鋼,1）鋪蓋板支撐梁的軸心不同的情況 梁支撐需要2根槽型鋼的情況下，按右圖布置，能牢固搭接，沒有脫落的可能。即使1根槽型鋼也能滿足的情況下，也應當采用此方法布置。,鋪蓋板支撐梁的連接方法 (其一）,鋪蓋板支撐梁的連接方法（其二）,2）鋪蓋板支撐梁的軸心相同的情況 鋪蓋板支撐梁1根槽型鋼就能滿足的情況下，雖說鋪蓋板支撐梁的軸心沒有脫離，但搭接的寬度僅有樁寬1/2，因此，為了不使其脫落，鋪蓋板支撐梁槽的相互連接是必須的。,(b) 梁支撐為H型鋼,1）鋪

8、蓋板支撐梁的軸心不同的情況按右圖布置 沒有特殊條件下，一般使用該方式。,圖-3-7 鋪蓋板支撐梁的連接方法（其三）,圖-3-8 鋪蓋板支撐梁的連接方法（其四）,2）鋪蓋板支撐梁的軸心相同的情況如右圖所示配置,但這個方法是最危險的。如果搭接部僅僅是端部,而且不做任何補強的話, 鋪蓋板支撐梁的端部可能會產(chǎn)生彎曲, 鋪蓋板支撐梁有脫落的危險。因此，首先要對鋪蓋板支撐梁的荷重作用點處用肋板加強，使梁支撐的端部不產(chǎn)生彎曲。這個肋板要牢固的焊接在鋪蓋板支撐梁的槽處。另外，由于搭接較小，鋪蓋板支撐梁的相互連接是必要的。,（3）鋪蓋板支撐梁的設(shè)置間隔 因為鋪蓋板長2m，實際上也都是195-199cm,所以，鋪

9、蓋板支撐梁的中心間隔按2m施工時是沒有問題的。 （4）鋪蓋板支撐梁與懸吊梁的兼用 （5）容許撓度 如果鋪蓋板支撐梁的撓度過大，鋪蓋板面會產(chǎn)生錯臺，其安定性也會受到損害，按規(guī)定，由活荷載產(chǎn)生的撓度容許在支座間距的1/400或25mm以下。,3.4 梁支撐與擋土墻的搭接 （1）處理原則 作為梁支撐的槽鋼及H型鋼，與擋土墻有兩側(cè)搭接和一側(cè)搭接之分，其目的是梁支撐把分別分擔的荷載傳遞給擋土墻。在用混凝土連續(xù)墻時，通常把鋪蓋板支撐梁直接搭接其上，不設(shè)梁支撐。當?shù)貙訔l件好的情況下，可以直接作用于地表，但要進行承載力驗算。,（2）擋土墻為樁板組合墻，SMW，PIP（鉆 孔灌注樁），SP（鋼板樁）等形式 （a

10、）槽鋼梁支撐與擋土墻兩側(cè)搭接,擋土墻采用樁板組合墻，SMW，PIP等形式的情況下，用螺栓固定，鋪蓋板支撐梁荷重由梁支撐向擋土墻完全傳遞。,圖-3-9 槽鋼與樁板組合墻、SMW、PIP坑的（兩側(cè)）,圖-3-10 槽鋼與SP的連接（兩側(cè)）,擋土墻采用SP形式的情況下，用螺栓固定，鋪蓋板支撐梁荷重由梁支撐向擋土墻完全傳遞。,（b）槽鋼梁支撐與擋土墻一側(cè)搭接,荷重較小且槽鋼1根就可以的情況下，通常是固定在挖掘側(cè)，而且一般應當如右圖所示的背面的槽鋼用等邊三角形鋼。,圖-3-9 槽鋼與樁板組合墻、SMW、PIP坑的（一側(cè)）,（3）鋪蓋板支撐梁直接與混凝土連續(xù)墻連接，不需要梁支撐。如圖-3-11所示。,圖-

11、3-11 作為梁支撐的H型鋼與擋土樁的連接,（4）直接作用于地面 這種情況下，與擋土墻背面的土的性質(zhì)有關(guān)，如有相當?shù)某休d力，可作為直接基礎(chǔ)，如圖3-12所示。但這種情況下要進行擋土墻（樁）承載力的驗算，安全系數(shù)要達到2以上。,圖-3-12 梁支撐直接作用于地面,3.5 鋪蓋板及支撐各部分的拼裝方法 （1）原則 (a)接觸部分是應力集中的地方，必須牢固可靠，需要時需加固補強。 (b)關(guān)于連接螺栓，即使使用高強度螺栓也要按普通螺栓計算。 (c)螺栓孔要用鉆孔，不能用焊接槍開孔。 (d)現(xiàn)場焊接,一般僅限用于角焊縫設(shè)計。 (e)角焊縫的原則是僅限于受剪切部分。,（2）各部分的相互拼裝式,圖示為梁支撐

12、材料用槽鋼的情況,圖-3-13 鋪蓋板支撐梁與梁支撐（槽鋼）的連接,(a)鋪蓋板支撐梁和梁支撐 當荷重較大，用螺栓連接，槽的部分可能產(chǎn)生失穩(wěn)的情況下，用垂直鋼材補強。,圖-3-14 鋪蓋板支撐梁與梁支撐（H鋼）的連接,梁支撐材料用H鋼的情況,(b)梁支撐和樁 梁支撐為槽鋼的情況下，梁支撐與樁用螺栓連接。,圖-3-15 梁支撐（槽鋼）與樁的連結(jié),圖-3-16 梁支撐（槽鋼）的連接部與樁的連接,梁支撐與梁支撐的連接通常在樁的位置實施，螺栓因剪切而不足時，如圖進行處理。,梁支撐為H鋼的情況下，用螺栓連接。荷重較大的情況下，梁支撐的槽的部分可能產(chǎn)生失穩(wěn)的情況下，需加鋼材垂直補強。梁支撐與梁支撐的連接在

13、樁的位置進行。,圖-3-17 梁支撐（H鋼）與樁的連接處理,(c)鋪蓋板支撐梁與斜撐 通常鋪蓋板的水平力很小，可用螺栓或焊接處，但因樁的朝向的不同，有各種處理方法。,1）樁的朝向是弱軸的情況,圖-3-18 樁與斜撐的連結(jié)（其一）,樁的朝向是弱軸的情況下，把斜撐的荷重傳遞到樁的端部即可。因為與樁的處理是非對稱的，會使樁受扭，但如果荷重較小，以樁的抗扭剛度來抵抗就足夠了，通常這樣沒有問題。,2）樁的朝向是強軸的情況,樁的朝向是強軸的情況下，也是把斜撐的荷重傳遞到樁的端部即可。但在這種情況下，因為必須借助一端的樁邊緣進行荷載傳遞，因此必須對那部分進行安全確認。另外，在這種情況下與1）相同，會使樁受扭

14、，但其荷載較小，通常也沒問題。,圖3-19 樁與斜撐的連接 （其二）,(d)樁與水平連接材 水平連接材本身的處理通常用螺栓連接即可，如可能用焊接也可以。,1）樁的朝向是弱軸的情況,樁的朝向是弱軸的情況下，把斜撐的荷重傳遞到樁的端部即可。即使荷重較小，斜撐交互在樁的兩邊緣固定，所以水平連接材（繼材）也是在兩端連接。,圖3-20 樁與水平連接的處理 （其一）,2）樁的朝向是強軸的情況（圖-3-21）,樁的朝向是強軸的情況下，也是把斜撐的荷重傳遞到樁的端部即可。但在這種情況下，不是直接的而是必須借助一端的樁邊緣進行荷載傳遞，因此必須對那部分進行安全確認。,圖3-21 樁與水平連接的處理 （其二）,（

15、3）螺栓的計算方法 （a）螺栓通常使用M22，沒有特殊要求的情況下一般使用該種螺栓。 （b）一般按普通螺栓計算。因為摩擦結(jié)合理論等不被承認，用螺栓的考慮方法設(shè)計計算其容許應力。 （c）由于普通螺栓一般因振動會松動，因此必須使用彈性墊圈，充分擰緊，并且要定期檢查。 （d）螺栓孔一定要用鉆孔。如果用氣焊切割等方法開孔，會給母材帶來損傷，螺栓孔歪斜等，產(chǎn)生使螺栓不能均勻承擔荷載的危險，不得使用。,（4）焊接的計算方法 （a）現(xiàn)場焊接容許應力是按母材（通常與工廠焊接相同）的80%計算。 （b）因為是拼裝方式，所以現(xiàn)場一般不進行坡口焊接，如需要，僅限于用向下的姿態(tài)進行焊接。 （c）角焊縫也不得朝上設(shè)計為

16、原則。 （d）焊接部如果受拉作用，進行坡口焊接是基本原則。 （e）角焊縫處只承受剪切力，不承受彎矩及軸向力（拉力）為原則。,4地下埋設(shè)物（管線）的處理及保護方法,4.1處理及保護方法,地下埋設(shè)物保護，因其狀況及種類的不同而不同。一般以懸吊保護為主，懸吊保護的方法也以埋設(shè)物的種類的不同而不同，應按埋設(shè)物管理者所定的基準進行保護。為了確定適當?shù)姆雷o和復舊的方法，必須充分了解開挖范圍，并對埋設(shè)物的種類、深度、構(gòu)造尺寸、老朽程度、材質(zhì)等進行充分的調(diào)查，一般有如下的方法：,（1）鋪蓋板支撐梁懸吊保護法,在管線原來的位置用鋪蓋板支撐梁懸吊保護，工程中經(jīng)常進行檢查和維護，確保安全。這種方法由于鋪蓋板支撐梁的

17、振動會直接傳給埋設(shè)物，懸吊以鋼絲繩以及松緊裝置等要小心進行。,在管線原來的位置用專用懸吊梁保護，這種方法由于有鋪蓋板支撐梁的振不會傳給埋設(shè)物的優(yōu)點，主要用于煤氣管保護或者交通繁忙的交叉點的電力、電話線的保護。一般用高300mm的H鋼。,圖4-1-1 專用梁的懸吊防護,（2）專用梁懸吊保護法,圖-4-2 臨時防護,（3）臨時支撐保護法,當埋設(shè)物重量大、鋪蓋板支撐梁懸吊保護有危險時，打設(shè)側(cè)樁、中間樁或?qū)Ｓ脴叮碛盟鳛橹蔚谋Ｗo方法。大型的灌渠、上水本主管（直徑1200mm以上）或,洞道等的保護用此方法。這種方法使用時要特別注意支撐樁的承載力、撓度以及管的老朽程度的調(diào)查。,在軟弱地層埋設(shè)物橫穿或斜

18、穿時，又從懸吊保護到直接進入地層的部分，埋設(shè)物會受到由于開挖固結(jié)沉降的影響。作為防止對策，把鋪蓋板范圍擴大，上部的土除去，使之可能經(jīng)常檢查和監(jiān)視，保證其安全。如發(fā)現(xiàn)可能有危險，立即進行懸吊保護，或者進行管路下的注漿防護。如圖-4-3所示。復原時用金屬托保護回填復原。如圖-4-4用金屬托座防護所示。,圖-4-3 分段防護,（4）分段開挖保護法,圖-4-4 用金屬托座防護,返回,開挖范圍內(nèi)外，伴隨開挖有受到變位沉降等影響的管路，可以和管路管理者協(xié)議，用改變管路的材質(zhì)或者同樣材質(zhì)更新的辦法來防止工程中對管路的損害。例如，鑄鐵煤氣管更換為鋼管，老朽的下水管用新管更換等。,（5）變更管子的材質(zhì)保護法,道

19、路寬度過窄，隧道的占用位置無法變更或打樁位置埋設(shè)物多為障礙時，用臨時移設(shè)，工程中使用懸吊保護，工程完了后復原。,（6）臨時移設(shè)法,埋設(shè)物成為障礙物時，經(jīng)過協(xié)議可以移設(shè)、撤去。另外，也有道路上設(shè)置的電力線、電線桿等臨時移設(shè)的情況，這時，往往臨時移設(shè)或在原來的位置用鋪蓋板支撐梁懸吊保護。,（7）移設(shè)、撤去法,圖-4-5 電線桿保護,4.2 各種管路的保護方法,圖-4-6是上水管道防護標準模式圖。一般地講，上水管和煤氣管都是鋼管或鑄鐵管，除鑄鐵管外，一般都是接頭用焊接或螺栓連接，有一定的強度；但上水道的管接頭插入式較多，會由于懸吊保護時的振動使接頭部脫離，因此，一般采用如圖-4-7所示的補強保護措施

20、。,一般地講，管路可以按下例分類： 上水管、煤氣管，下水管，電力、電話管線，其他。,（1）上水管、煤氣管,圖-4-6 上水管道防護標準圖,圖-4-7上水管道補強圖,圖-4-6 上水管道防護標準圖,返回,圖-4-7上水管道補強圖,返回,下水管，一般是陶制管、鋼筋混凝土管或聚丙烯管所制，管的結(jié)合一般也是用水泥砂漿填充接縫的。因此，有混凝土脫落后或落水的情況下，必須進行事前修理。陶管在內(nèi)徑380mm以下的小管等，材質(zhì)比較舊易損壞，保護時應充分注意。,（2）下水管,（3）電力、電話管線,圖-4-8 地下電纜防護標準圖,構(gòu)造及樣式多種多樣，有直埋式、管式（各種管材不同）、單孔管或多孔管組合式等。其中一例

21、,4.3 埋設(shè)物妨礙鋪蓋板支撐梁時的處理方法,通常，為了使鋪蓋板的高程與原有道路面高程一致，在淺埋位置的埋設(shè)物就成為鋪蓋板支撐梁或梁支撐的障礙。因此，鋪蓋板支撐梁的設(shè)置方向應盡可能避開埋設(shè)物為原則。圖-4-9是埋設(shè)物妨礙鋪蓋板支撐梁、梁支撐鋪設(shè)時主要處理方法示意圖。,圖-4-9 埋設(shè)物妨礙鋪蓋板支撐梁情況下的處理方法,圖-4-9 埋設(shè)物妨礙鋪蓋板支撐梁情況下的處理方法,返回,（1）把鋪蓋板支撐梁的支座寬度減小，相應配置樁；使用小的鋪蓋板支撐梁。 （2）使用梁高小、寬度大的鋪蓋板支撐梁系列的H鋼（H-4004001321等）。 （3）加大鋪蓋板支撐梁的間隔，并在鋪蓋板支撐梁上加橫撐。,當埋設(shè)物與鋪蓋板支撐梁相碰時，主要有以下處理方法：